一、防止直流快速断路器误动作的方法(论文文献综述)
黄威博[1](2021)在《模块化多电平柔性直流输电线路保护方法研究》文中认为柔性直流输电系统可独立调节有功功率、无功功率,为无源系统供电,并具有谐波水平低、输电方式灵活等优势,且无需无功补偿、无换相失败问题,可应用于灵活输电、异步联网、大规模新能源并网等领域,具有良好的推广前景。然而,由于电压源换流器拓扑的特殊性,直流线路故障时电流上升速度快、峰值大,这与电力电子设备过流能力弱的特点构成矛盾,同时常用的后备保护电流差动保护在速动性上较难满足柔性直流系统要求,且柔性直流输电系统不能像传统直流输电系统,通过控制触发角来实现故障自清除,因此,柔性直流线路保护与故障处理方法对于提高系统安全可靠运行性能具有重要意义。本文研究开始之时,正是柔性直流技术开始应用于输电系统之时,因此,本文的研究是在当时的柔性直流工程,以及国内外对其故障特征、保护方法研究的基础上展开的。以此为起点,本文从模块化多电平换流器柔性直流输电系统的稳态运行特征、故障暂态特征出发,研究了柔性直流输电线路的主保护、后备保护方法,故障处理方案,故障测距方法。论文主要工作内容包括以下几方面:(1)提出了一种基于小波熵的模块化多电平柔性直流输电(Modular Multilevel Converter based High Voltage Direct Current,MMC-HVDC)架空线路主保护方法。基于张北四端柔性直流输电工程,研究了系统稳态运行特性,详细分析了不同故障的故障机理、故障过程,分析了不同故障暂态特征,为主保护方法的研究奠定了基础。揭示了双极短路故障、单极接地故障、雷击干扰、雷击故障、区外换流器子模块故障、区外交流侧单相接地故障在时频分布上存在差异的机理,结合小波熵对紊乱信号具有强表征能力的特点,提出了基于小波熵的主保护方法,解决了不同场景下暂态时域波形相似、难以快速区分的问题。所提保护算法可满足柔性直流系统对主保护3ms动作的要求,具有良好的动作性能,能有效区分区内故障和区外故障,能准确识别区内不同故障类型。所提保护方法具有优良的耐受过渡电阻能力、抗干扰能力,且不受故障距离、子模块短路故障产生的暂态信号的影响,能适用于多端或两端柔性直流输电系统。(2)提出了基于限流电抗器两端电压六次谐波分量幅值比的后备保护方法。研究了双极短路故障时,不同阶段故障电流的时域、频域特征,揭示了在不同数量桥臂导通情况下,电压、电流六次谐波的产生机理,为保护原理研究奠定了基础。分析了线路等效阻抗随线路长度、频率、短路故障过渡电阻变化的机理,结合限流电抗器对谐波的衰减作用,提出了基于限流电抗器两端电压六次谐波幅值比的后备保护方法。研究了线路长度对所提保护方法的影响,利用测量阻抗容性、感性的特征,通过设置合理的整定值,有效区分故障区段,所提保护方法具有良好的耐受过渡电阻、抗干扰能力。(3)提出了全桥型模块化多电平换流器(Full Bridge MMC,FBMMC)柔性直流输电系统新型故障处理策略,当发生瞬时性故障时基于FBMMC直流故障穿越机理进行故障清除与恢复,当发生永久性故障时基于能量守恒原理进行故障测距与检修。结合全桥子模块的导通模式与运行特性,研究了全桥型模块化多电平换流器控制策略、子模块触发策略。分析了换流器闭锁前、闭锁后直流侧双极短路故障机理、FBMMC故障电流阻断原理,结合FBMMC直流故障穿越特性,提出了直流瞬时性故障清除控制策略。研究了系统永久性故障清除过程中,FBMMC闭锁后故障线路中储存的能量将回馈到换流器子模块电容的机理,解析了故障距离与回馈能量之间的数学关系,提出了基于能量守恒原理的故障测距方法,从机理上考虑了线路分布参数影响,不受采样频率影响,耐噪声能力强,适用于电缆线路,具有良好的测距精度。
李晴[2](2021)在《地铁直流牵引供电系统模型及保护研究》文中进行了进一步梳理解决交通拥堵问题必须要大力建设城市轨道交通。地铁供电是保障城市轨道交通稳定运转的核心。牵引供电系统故障将会致使整个城市经济的巨大损失,同时会危害乘客们的人身财产安全,影响社会的正常运转秩序。所以深度研究地铁牵引供电系统故障,探索对应的保护方法,对实现城市轨道交通的有序稳定运行具有重要的理论和实际意义。因此,本文以西安地铁为例,对其供电系统的组成、运行原理、仿真模型、故障以及故障保护等进行研究。具体工作内容如下:1)深入研究西安地铁4号线供电系统的高压系统、中压环网系统和牵引供电系统的运行原理、主电路拓扑以及列车交流传动机理等,分析了各电压等级设备故障时保护控制开关动作情况,为地铁牵引供电系统仿真模型、故障建模和保护研究提供理论基础。2)对地铁牵引供电系统中的主变电站、整流模块、牵引网和列车传动系统建模,并在MATLAB/Simulink中验证地铁牵引供电系统数学模型,仿真结果表明:搭建的仿真模型与实际输出结果相符合,接触网电压波形与实际一致,同时牵引供电系统带负载列车模型也符合实际工况,说明了所搭建仿真模型的有效性和可行性,为牵引供电系统短路故障和保护研究提供实验基础。3)完成了单边、双边供电场景下的牵引供电系统短路故障分析、短路故障仿真。仿真结果表明:短路电流上升率按指数函数规律衰减。针对实际短路电流故障,研究馈线保护机制,过电流保护、ROR电流变化率保护等的基本原理。并且针对研究的基于电流积分值、电流均值与峰值比值的保护方法中阈值设置不灵活的特点,提出基于模糊推理的保护算法,在保护供电系统安全的同时,避免列车起动电流过大造成的保护误动。最后用西安地铁实际故障验证了模型的正确性和金属性故障下保护的有效性。
刘建华[3](2021)在《城市轨道交通牵引供变电系统事故应急及安全保障研究》文中研究表明近年来,国内城市轨道交通建设发展迅猛,公众对轨道交通安全普遍关切,如何保障城市轨道交通长期保持在安全、准点、高效的运营水平,是一个复杂而又具有现实挑战的课题。本文对城市轨道交通牵引供变电系统在事故状态下,如何快速应急,如何降低事故损失并尽快恢复正常运行,以及如何全面保障牵引变电系统的安全,化解和防范安全风险,保障系统连续稳定安全运行,做一些有益的研究和探索。首先,对城市轨道交通牵引供变电系统进行技术调研,详细分析了其技术组成及设计方案。具体对110k V主变电所的供电模式,设备构成、继电保护原理和方案进行阐述;对35k V牵引降压变电系统的供电结构,设备组成、继电保护原理和方案进行阐述,重点对24脉波整流机理进行了分析;对直流1500V牵引供电系统供电结构、设备组成、继电保护原理和方案进行阐述,重点对机车移动供电负荷供电机理、接触网—受电弓滑动取流工作模式进行了分析。其次,基于牵引供变电系统的继电保护设计方案,运用FMEA的方法,对牵引供变电系统的安全风险模式、事故原因和可能导致的结果进行了风险预测和分析;运用FTA的方法,通过对牵引供变电系统确立关键顶事件,进行事故原因深入分析,具体以110k V主变电所35k V母线供电失效、35k V牵引降压变电所整流机组供电失效、直流1500V馈线供电失效为顶事件,进行了FTA建模分析,求出最小割集,进行事故风险重要度和关键度分析。通过各种理论工具的分析,探究出设备失效原因、失效结果,为事故的应急处理提供依据。再次,针对城市轨道交通牵引供变电系统在各种供电事故状态下,如何开展应急,如何快速恢复系统正常运行,对事故应急处置的原则、程序,技术方案一一进行了研究,主要从组织方案,技术措施两大方面进行了系统分析,提出了较为详细、切实可行的应急救援技术措施,为牵引供变电系统各个子系统出现事故故障时,快速查找故障、诊断故障、处理故障,提供详细的技术指南。最后,针对如何保障城市轨道交通牵引供变电系统的运行安全,从日常运行保障,设备检修维护,事故应急优化等方面做了前瞻性的探索,提出了系列科学,合理、高效的安全保障建议与方案,有力保障城市轨道交通牵引供变电系统健康、稳定、安全、高效运行。
李含聪[4](2020)在《混合式牵引供电系统保护方案设计》文中指出近年来,我国城市轨道交通建设发展迅速,极大的缓解了城市交通拥堵的问题,但随着城市的迅速发展以及客流量的增多,在城轨建设中站间距离越来越短、列车发车频率越来越高,导致列车制动频繁,造成了再生制动能量的巨大浪费,而装有能量回馈装置的混合式牵引供电系统有效解决了这一问题。本文依托“十三五”国家重点研发计划任务“功能复合型城市轨道交通牵引供电系统关键技术研究与应用示范”,根据科研及工程项目的实际需要,设计了城市轨道交通混合式牵引供电系统的保护方案。混合式牵引供电系统在结构拓扑、供电功能、控制方法、电压特性等方面均与传统牵引供电系统存在很大不同,因而本文首先研究了能馈装置的交、直流侧短路暂、稳态特性,进而分析出混合式牵引供电系统的短路特性,并对混合系统进行短路仿真,通过与传统供电系统短路仿真结果进行对比,得到了混合系统短路保护方案设计的新要求。其次根据能馈装置直流侧短路过流的问题,针对性的提出了在能馈装置交流侧并联双向晶闸管、直流侧串联电阻限流电路、直流侧串联电感限流电路等3种限流方法,并分别介绍了3种限流方法的基本原理,通过仿真对比了3种限流方法的限流效果,最终确定了电感限流方法,并分析了限流后的混合供电系统短路特性。另外根据能馈装置自身特性设计了其保护机制,对其交流保护和直流保护动作逻辑进行了说明,并对交流进线柜、能馈低压柜、直流进线柜和直流馈线柜中设置的保护方法和整定原则进行了设计和说明。最后结合系统参数和实际工程经验确定了混合式牵引供电系统保护方案中的相应参数,并在MATLAB/Sinmulink仿真软件中对本文保护方案的动作逻辑和整定参数进行了短路仿真,验证了保护方案的可行性。图75幅,表4个,参考文献45篇。
白英英[5](2020)在《一种模块级联混合式高压直流断路器拓扑结构研究》文中进行了进一步梳理近年来,随着直流电网技术的快速发展,大规模可再生能源接入电网已成为可能,但是随着高电压、大电流电能传输要求,如何有效快速的隔离直流侧短路故障成为制约其大力发展的一个难点。直流断路器因具备可选择性的快速可靠隔离故障点,减少不必要的故障扩散及对直流系统的影响成为研究热点。目前国内外关于高压直流断路器的研究情况主要是因为其实际研制生产成本高、故障检测与识别可靠性较差,以及断路器控制策略稳定性较弱等问题,导致高压直流断路器无法广泛应用于实际直流电网工程中。为提高直流断路器性能,降低其生产成本,使得直流断路器更具工程实用性,文章对典型的直流断路器拓扑和工作原理进行对比分析,在此基础上提出一种新型限流式模块化混合直流断路器拓扑结构,主要针对转移支路的结构进行改进设计,利用二极管组及IGBT模块代替传统的IGBT串联支路,在保证断路器实现双向通流的同时,还可以减少大量的IGBT数量,降低生产成本;所设计的IGBT模块还可以解决大量IGBT串联均压困难的问题;同时为提高断路器的使用寿命,在转移支路嵌入辅助限流模块,可以保护断路器子器件免受大电流冲击,避免电抗器对系统潮流控制的影响,提高系统的安全稳定性。另一方面,对直流电网线路故障检测与识别方法进行分析,基于该方法可以快速识别与定位故障线路,为断路器的分断时间提供裕度;针对传统直流断路器“预转移”控制策略可能会造成断路器一直处于预转移状态造成子模块过温,以及额外的能量损耗,引起断路器误动作等问题,提出改进优化的断路器预转移控制策略,通过公式推导对其预转移过程进行时间和阈值整定,这样可以减少断路器的分断时间,提高断路器分断过程的控制稳定性。最后通过研究直流电网的故障类型,提出断路器与换流站之间的协调控制策略,基于PSCAD/EMTDC软件开展了本文所提直流断路器的单端、三端系统仿真研究,验证了所提断路器拓扑结合改进的控制策略可以有效的实现故障分断。
黄强[6](2020)在《多端柔性直流电网故障限流与直流线路保护研究》文中指出随着环境问题的加剧和传统化石能源的日渐枯竭,以风能、太阳能为代表的清洁能源正在被加速开发利用。而这些清洁能源的自然属性及其并网特性对传统交流电网产生显着冲击,由此直流输电和直流电网应运而生。与交流输电及传统直流输电相比,柔性直流输电控制灵活、无换相失败和无功补偿问题,由其发展成的多端柔性直流电网在新能源并网及输配方面更具优势。然而,柔性直流输电也有其固有缺陷,由于换流站具有电压源的特性,在直流侧发生短路故障时,换流站向故障点迅速放电,导致故障电流快速上升到极高的幅值。为了避免换流站内部脆弱的半导体器件损坏,换流元件将采取闭锁措施,这无疑会降低直流电网的供电可靠性;此外,较大的直流电流由于没有自然过零点而切除难度显着高于交流电流。以上问题使得多端柔性直流电网的保护系统面临巨大挑战,进而限制了其进一步的发展。针对多端柔性直流电网直流侧故障的特点以及保护系统面临的问题,一方面需要研究提出行之有效的故障限流措施,从而延迟或避免换流站的闭锁,为保护系统争取更长的时间;另一方面,需要研究灵敏可靠的柔性直流线路主后备保护方案,提出超高速的单端量保护原理以及快速的双端量保护原理。通过故障限流方法与保护原理的创新性研究,保障柔性直流电网的安全稳定运行。论文完成的主要工作及成果如下:(1)提出了一种多端柔性直流电网直流侧故障限流方法。首先设计了包含晶闸管、限流电阻和换相电容的限流电路拓扑;其次,分析了故障限流器的工作原理,给出了限流器的启动判据;此外,以避免直流侧故障时换流器的闭锁为目标,对限流器中各元件的参数进行了选择;最后,基于张北±500kV四端柔性直流电网参数,利用PSCAD/EMTDC仿真软件搭建了柔性直流电网模型和限流器模型,对故障限流器的限流效果进行了仿真验证。仿真结果显示,所设计的限流器可以有效降低直流侧的故障电流,避免了换流站的闭锁,提高了柔性直流电网的输电可靠性。(2)提出了一种基于单端量的多端柔性直流电网高速保护原理。首先,针对多端柔性直流电网的结构和故障暂态特性,构建了暂态等值模型,给出了直流侧发生区内故障、正向区外故障以及反向区外故障时的暂态电压解析表达式,分析了上述故障情形下的暂态电压首波特征差异;据此,构造了基于暂态电压首波时间的区内外故障识别判据,提出了基于正负极电流变化特征的故障极选择判据;最后,利用张北四端柔性直流电网仿真模型对单端量保护进行了测试,仿真结果表明,所提保护原理动作快速,基本不受故障位置、过渡电阻的影响。此外,保护判据的门槛值依据线路参数计算整定,有严格的理论基础,适应性更强。(3)提出了一种基于双端量的多端柔性直流电网快速保护原理。理论分析表明,发生区内故障时,直流线路两端限流电感电压极性相同,而发生区外故障时,直流线路两端限流电感电压极性相反。基于以上事实,本文构建了一种基于直流线路两端限流电感电压极性的双端量保护方法。发生单极接地故障时,为了避免线路间耦合作用导致非故障极的保护误动作,该双端量保护方法将限流电感的电压进行积分运算,通过积分值与门槛值的比较判别限流电感电压的极性。张北四端柔性直流电网仿真模型的测试结果表明,所提保护方法抗过渡电阻能力强,在具有绝对选择性的同时仍保持了快速性。(4)试制出了直流线路保护样机,进行了基于RTDS平台的闭环测试。基于所提单/双端量保护原理,分别编写了保护算法软件程序。利用天津凯发电气股份有限公司的直流监控终端硬件平台,试制出了直流线路保护样机。利用RTDS平台,搭建了两端柔性直流输电系统模型,构造了模型-样机-模型的闭环测试系统,测试分析了保护原理和样机的性能。实验结果表明,所开发的保护样机能够快速准确地识别各种区内外故障情形,验证了保护原理的有效性和样机的可行性。
常远瞩[7](2020)在《电网对称短路故障期间双馈型风机序贯切换特性建模及故障电流分析研究》文中进行了进一步梳理在能源安全与环境保护战略的驱动下,我国能源结构正逐渐由化石能源为主向清洁可再生能源转型,作为风力发电主力机型的双馈型风机已成为仅次于同步发电机的重要电源装备。不同于同步发电机及其半控型励磁具备较强的过载能力,双馈型风机受限于多尺度储能元件及全控变换器的弱过载能力,在电网短路故障后,须依赖附加软件算法与硬件电路的有序切换配合实现各尺度储能元件的应力安全(即故障穿越)。这种具备序贯性的多尺度切换结构决定了双馈型风机异于传统电源装备的暂态特性,并使含大规模风电的现代电力系统呈现复杂的故障电气量变化特征。由同步发电机电磁暂态过程分析发展形成的经典故障分析方法及电力装备选型、继电保护整定等应用正面临失效的风险,含大规模风电的区域电力系统已陆续显现机理不明的暂态(电压/电流)应力新问题。研究电网短路期间双馈型风机的暂态特性及其在系统暂态行为中的影响规律是提升现代电力系统安全运行能力的基础。目前,针对电网短路期间双馈型风机暂态特性的研究主要依赖面向数值仿真的复杂“黑盒”模型,针对系统暂态行为的研究多局限于理想场景,未充分考虑多种故障穿越策略序贯切换等关键因素的影响,对风机暂态特性机理及其在系统暂态行为中的影响规律认识仍有不足。为此,本文基于“装备特性决定系统行为”的思路,从双馈型风机激励响应的原始关系出发,建立服务于认识因果的暂态分析模型,研究内电势矢量、故障电流暂态特征的描述方法与一般规律,并探索分析结果的简单应用。本文的主要内容如下:(1)梳理了正常运行、电网短路工况下双馈型风机的控制保护结构。以能量储存变换为视角,梳理了正常工况下双馈型风机常规控制策略的工作原理,总结为多尺度控制结构;阐明了电网短路故障后风机内多尺度储能元件应力的形成机制,梳理了故障穿越软件算法、硬件电路的工作原理,总结为多尺度切换结构。电网深度故障期间双馈型风机多尺度控制切换结构的序贯性是本文研究的重点。(2)构建了服务于认识双馈型风机暂态特性的分析模型。梳理了电网短路期间双馈型风机暂态特性包含的原始数学关系,总结了装备激励响应间关系的复杂性与分析挑战。以内电势矢量为接口,构建了内电势矢量串联定参数电感的双馈型风机暂态分析模型,明确了双馈型风机的暂态特性及其在系统暂态行为中的量化表征。(3)对比传统电源装备认识了双馈型风机暂态特性及其在系统中暂态行为的特殊性。对比了同步发电机、双馈型风机中驱动两者内电势矢量的开环关系,总结了电网短路期间双馈型风机暂态特性的序贯分段、非线性、高阶耦合特征;对比了简单电力系统短路期间两者内电势矢量的时变特征,发现了双馈型风机内电势矢量幅值、频率时变的特殊性与复杂性,并基于子矢量初步描述了双馈型风机内电势矢量的变化规律。(4)近似解析分析了近端三相短路场景中双馈型风机的故障电流规律。提出了基于运算电感的分析方法,推导了计及多种故障穿越策略序贯切换的故障电流近似解析表达式,以简洁统一的形式描述了各故障电流分量的幅值、频率、衰减规律。基于1.5MW商用风机详细电磁暂态仿真与10kW动模实验平台验证了表达式应用于风电场单机、多机场景的准确性与适用性。(5)近似分析了近端三相短路场景中决定双馈型风机故障电流规律的磁通分布机制。发现了故障期间双馈型风机转子电流对主磁通的特殊挤出现象。基于提出的等效电感,集中表征了双馈型风机在不同故障穿越策略下的磁链-电流代数关系,为认识双馈型风机故障电流规律提供了基于磁通图景的新视角。(6)初步探索了双馈型风机故障电流分析结果的简单应用。对比了近端三相短路期间双馈型风机与同步发电机在故障电流规律及磁通分布机制方面的异同,总结了双馈型风机故障电流的特殊性。探讨了故障电流分析结果应用于风电场断路器选型计算、送出线距离保护性能分析的可行性。本文提出的暂态分析模型能够厘清双馈型风机在电网短路期间的暂态特性因果关系,认识简单电力系统中双馈型风机暂态行为的一般规律;针对近端三相短路提出的故障电流表达式、磁链-电流代数关系能够准确量化电流分量的幅值、频率、衰减信息,能够服务于断路器选型、继电保护适应性分析等简单应用。
张海强[8](2020)在《高压直流输电系统换流器后备保护优化与故障定位方案》文中研究表明换流器作为高压直流输电系统的核心元件,实现着交直流变换的重要功能,为其设计可靠的保护与故障定位方案有利于交直流系统的安全稳定与高效运行。然而,实际工程与现有研究在换流器保护与故障定位方面存在着一定问题,主要为:(1)现场运行经验表明,换流器保护误动作事故时有发生,且换流器保护的误动作将导致直流输电系统误闭锁,这将增加电网的大停电风险。然而,现有研究提出的换流器保护优化方案降低了保护的速动性或灵敏性等特性。(2)实际工程对换流器主保护的设计给换流器故障定位带来了三大难点,一是换流器的一种主保护负责响应多种故障,如换流器区内的所有接地故障都将使换流器直流差动保护动作;二是换流器主保护动作迅速,使得故障持续时间较短,定位可用的故障电气数据量较少;三是换流器主保护还可能动作于区外故障,这增加了对换流器故障定位的干扰。然而,现有研究中的换流器故障定位方案存在两大问题,一是利用了故障后较长时间的电气特征,未考虑电气特征受保护的作用迅速发生变异甚至消失这一现实问题,二是未考虑保护对区外故障的响应情况,故障定位的可靠性存在一定的问题。因此,本文围绕实际工程需求,以研究不影响保护速动性与灵敏性等特性的换流器保护优化方法与可靠的换流器故障定位方案为目标,开展了以下研究工作:(1)分析换流器主保护与后备保护的适应性。在换流器主保护适应性分析方面,考虑直流差动保护的整定判据和动作策略两大因素,分析换流器主保护在区外故障下的适应性;在换流器后备保护适应性分析方面,分析换流站区外交流线路故障和区内故障的相似电气特征与后备保护整定判据之间的关系,同时考虑换流器后备保护与交流线路后备保护在交流线路故障下的动作时序,研究换流器后备保护的适应性。(2)研究不影响保护速动性与灵敏性的整流器后备保护优化方案。基于整流器后备保护在整流站区外交流线路故障下的误动作原因,设计整流器后备保护的优化方案。具体思路为:分析整流站区内外故障的换流母线电压故障分量与送电交流线路末端电流故障分量的极性特征,并利用向量夹角余弦对电压与电流故障分量的极性特征进行表征,从而给出基于最大电压故障分量与电流故障分量夹角余弦值的整流站区内外故障的识别判据,进而设计基于故障识别的整流器后备保护与交流线路后备保护的协调配合策略,以防止整流器后备保护在整流站区外故障下误动作。(3)研究不影响保护速动性与灵敏性的逆变器后备保护优化方案。基于逆变器后备保护在逆变站区外交流线路故障下的误动作原因,设计逆变器后备保护的优化方案。具体步骤为:分析逆变站区内与区外故障的行波特征,并基于此利用最小电压前行波与电压反行波幅值积分比值构造逆变站区内外故障的识别判据,进而考虑逆变器后备保护与区外交流线路后备保护在时间上的协调配合,设计防止逆变器后备保护在区外故障下误动作的策略。(4)研究考虑直流差动保护对故障的迅速作用及其对区外故障响应情况的换流器接地故障定位方案。以高压直流输电系统送端换流器(整流器)为研究对象,分析送端换流器区内外可使直流差动保护动作的故障的电气量时空特征,并在考虑保护与控制作用对故障电气特征影响的基础上,基于故障电气特征变异前的数据设计故障分类判据,进而提出基于直流差动保护动作的换流器故障定位方案。
金能[9](2020)在《应对保护用外部设备极端异常工况的电网应急保护判据及方案研究》文中研究表明电网承担着电力区域互联、电能输送与分配等重要功能,其优良的继电保护对维持电力线路乃至电力系统的安全与稳定运行发挥着不可替代的作用。传统电网保护的优异性能已经在以往的实践中得到了充分的验证。然而,随着全社会用电需求的持续增长,我国电网规模和复杂性不断增加,对保护的四性也提出了更高的要求。对时设备、电气量采集设备、电气量传输通道/网络及二次直流电源作为继电保护的重要外部设备(以下简称“保护用外设”),其工作状况好坏将直接影响保护的性能。对于电网保护而言,尤其是作为线路主保护的纵联保护,不可避免地会遭遇各种类型的保护用外设异常工况:时钟晶振失振导致两侧采样不同步、电流互感器(Current Transformer,CT)断线、干扰、饱和及数据传输通道/网络异常导致采样数据丢失、二次直流电源丢失导致保护设备失电等。现场一般采取识别出上述保护用外设异常工况后即闭锁或停运相关的保护,造成保护系统的动作性能严重劣化。另外,随着信息通信技术的发展以及智能变电站的建设,电网日趋网络化和智能化,大量网络设备应用后,潜在的网络安全问题将带来更为严重的保护用外设异常工况,由此引发的保护动作可靠性问题将更加突出。因此,亟需升级或增加保护系统相关功能以提升其应对保护用外设异常的能力。考虑到外设异常是一种相对小概率事件,如果保护系统在正常工作时也涵盖这部分功能,无疑加大了保护的运行负担,更加复杂的保护其可靠性也会在一定程度上降低。因此,需要从保护架构上进行合理设计,将这部分的功能设计成应急功能,仅在保护用外设异常的应急工况下投入,替代原有的不再能正常发挥作用的保护。为此,本文针对上述变电站保护用外设异常造成的保护系统动作性能降低的问题,研究电网应急保护的系列判据及方案。针对对时设备异常导致线路纵联差动保护退出后保护动作性能降低的问题,基于相空间轨迹识别的思路,选取故障分量瞬时功率差作为重构相空间轨迹的一维时间序列,通过分析不同系统工况下相空间轨迹变化特征,提出一种基于故障分量瞬时功率相空间轨迹识别的补充式线路纵联保护新判据。该判据完全不受两侧数据失步、线路电容电流及无功补偿装置的影响,且具有免整定、超快速动作以及耐受高过渡电阻等优点。针对CT断线导致双重化配置的高压输电线路保护中的一套保护闭锁后线路保护的动作可靠性显着降低的应急工况,借助站域信息与站间直联通道,提出基于多判据冗余的输电线路高可靠性应急保护方案。与CT断线导致线路仅剩单套保护的应急工况以及现场常用的双重化保护“2取1”跳闸方案相比,所提保护方案能够同时显着地降低保护的误动与拒动概率,并具有抗单个及多个CT异常的能力。针对站间通信信道异常导致单套配置的配电线路纵联主保护退化为就地三段式电流保护后保护可靠性低、且同样存在受电气量采集设备异常影响的问题,对上述多判据冗余保护方案进行改进,提出基于多判据冗余的配电线路就地-远方双重化应急保护方案。所提方案不仅提高了通道异常工况下配网保护的动作速度,还提升了其抗CT异常与网络攻击的能力。针对电气量传输网络异常引发全站采样信息缺失进而导致多条线路保护甚至整站保护不正确动作的极端工况,提出一种具备高可靠性及灵敏性的应急保护系统。分别对多端和双端系统设计补偿电压差判据和测量电抗百分比比较判据,并结合多端电流差动保护或方向保护以及就地距离保护实现故障准确辨识。所提应急保护系统可靠性及灵敏度高,且具备较高的带过渡电阻故障的响应能力,能有效保障全站采样信息缺失后变电站继续运行及区域电网的安全稳定。针对保护用二次直流电源丢失导致变电站保护采样、运算及跳闸功能彻底失效的极端工况,提出两种高性价比的变电站二次系统性能提升方案,为实施基于远方跳闸的线路应急主保护奠定物质基础。进而,提出不依赖多端数据同步对时及数据完整性、基于补偿电压模量比较的应急保护新判据。所提判据灵敏度高,通过与就地距离I段保护配合,能在直流电源丢失场景下有效覆盖被保护线路的大部分故障,其选择性及动作速度均高于距离II段保护。
何东[10](2019)在《直流配电网故障特性分析与碳化硅固态断路器研制》文中指出随着电力电子技术和分布式发电技术的迅速发展以及直流负荷的增多,直流配电技术作为一种高效的能源技术正受到广泛关注。分布式微源接入直流配电网后将会使直流故障电流呈现多样化和复杂化的新特征,这可能会导致直流保护系统中原有的故障检测方法失效,甚至造成保护系统有发生误动作或拒动作的风险。同时,由于直流系统存在大容量的直流母线电容器组,且直流系统具有低阻抗特性,在发生直流极间短路故障后易产生极高的瞬态故障电流。因此需要能够快速有效切除故障电流的直流断路器以提高直流配电网的供电可靠性。本文针对上述问题,深入研究了含分布式微源的直流配电网发生极间短路故障时故障电流响应特性和产生机理;同时研究了基于常通型SiC JFET器件的直流固态断路器拓扑结构、驱动电路以及相应的保护控制方法等。本文的主要研究内容以及取得的成果包括:(1)着重研究了含分布式发电系统的直流配电网的短路故障特征。建立了超级电容器储能系统、光伏发电系统和风力发电系统分别接入直流配电系统后,当直流母线发生极间短路故障时在分布式微源变流器IGBT闭锁模式下的瞬态直流电压及故障电流数学模型。同时分析比较了不同阶段的故障电流特性,并研究了上述分布式微源接入对故障电流的大小及到达峰值时间的影响。结果表明,故障距离和分布式微源变流器的直流母线电容是影响故障电流特征的主要因素。PSCAD/EMTDC仿真结果和RT-LAB半实物实验结果验证了本文故障电流数学模型的正确性。(2)研究了当直流母线发生极间短路故障时,超级电容储能系统,光伏发电系统和风力发电系统的控制策略(即IGBT门极信号不闭锁)对故障特性的影响。分析了各分布式微源变流器的瞬态故障等效模型,并比较研究了变流器控制方式对故障电流特征的影响。PSCAD/EMTDC仿真结果和RT-LAB半实物实验结果表明,极间短路故障时三种分布式微源变流器的控制方式不会影响故障电流的峰值大小,但各变流器IGBT门极信号不闭锁时的稳态故障电流大小均比IGBT闭锁时要小。而且分布式微源所产生的高瞬态故障电流需要含分布式微源的直流系统配置具有微秒级故障响应能力的快速直流断路器,以确保系统的安全可靠运行。(3)针对分布式微源接入直流配电网后导致故障电流上升速度快、幅值高的问题,提出了一种基于常通型SiC JFET的智能固态断路器,可实现最快十微秒内快速切断短路电流。为了给直流配电网提供灵活的过流保护,提出了一种脉冲宽度调制限流延时保护方法,可鉴别永久性过电流及电力电子负荷正常启动时引起的冲击电流,有效避免了因冲击电流导致的误跳闸。分析了常通型SiC JFET器件在过流条件下的瞬态热特性,研究了过流时JFET的失效机理,并确定了JFET的热失效时间范围。利用400V/38A固态断路器实验样机验证了其功能特性,实现了直流配电网在不同故障情形下可靠快速的隔离故障。(4)分析了常通型SiC JFET器件串联运行时均压及并联运行时均流效果不理想的影响因素,提出了一种应用于SiC JFET器件串联运行的栅极驱动电路,实现了串联器件的动静态电压均衡。同时为了改善SiC JFET并联器件动态分流不均的情况,设计了SiC JFET并联栅极驱动电路,实现了并联器件的动静态电流均衡。研制了中压2kV/38A固态断路器及低压大电流400V/200A固态断路器实验样机,验证了本文设计方法的有效性,为SiC固态断路器在大容量场合的应用提供了技术支撑。本文通过对含分布式微源的直流配电网故障特性分析和对碳化硅固态断路器的研究,完善了直流配电网短路故障分析理论体系,能够为直流配电网保护技术的发展提供支撑。通过对具有低损耗和快速响应能力的碳化硅固态断路器的研究,实现了直流配电网的快速故障保护以及无弧、无噪声切断故障电流的保护需求,为固态断路器在直流配电网中的实际应用提供了有益借鉴。
二、防止直流快速断路器误动作的方法(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、防止直流快速断路器误动作的方法(论文提纲范文)
(1)模块化多电平柔性直流输电线路保护方法研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 柔性直流输电线路保护方法研究现状 |
1.2.2 柔性直流输电线路故障处理方法研究现状 |
1.2.3 柔性直流输电线路故障测距方法研究现状 |
1.3 论文主要工作与章节安排 |
2 基于小波熵的MMC-HVDC系统线路主保护方法 |
2.1 柔性直流输电系统运行特性分析 |
2.1.1 基于MMC柔性直流输电系统工作原理 |
2.1.2 柔性直流输电系统稳态运行特性 |
2.2 柔性直流输电系统故障特性分析 |
2.2.1 半桥型MMC双极短路故障 |
2.2.2 半桥型MMC单极接地故障 |
2.2.3 故障仿真 |
2.3 故障暂态特征分析 |
2.3.1 系统结构 |
2.3.2 双极短路故障 |
2.3.3 单极接地故障 |
2.3.4 雷击干扰与雷击故障 |
2.3.5 区外故障 |
2.4 基于小波熵方法的暂态信号特征提取 |
2.4.1 小波熵定义 |
2.4.2 不同故障暂态的频谱差异分析 |
2.4.3 不同暂态特征的小波熵分析 |
2.4.4 故障距离对小波熵特征的影响分析 |
2.4.5 过渡电阻对小波熵特征的影响分析 |
2.4.6 故障时刻对小波熵特征的影响分析 |
2.5 保护方法 |
2.5.1 启动判据 |
2.5.2 区内外故障判据 |
2.5.3 双极短路故障判据 |
2.5.4 单极接地故障、雷击干扰和雷击故障的识别方法 |
2.5.5 保护方案流程图 |
2.6 仿真验证与分析 |
2.6.1 不同故障的保护动作结果 |
2.6.2 不同子模块故障数量的影响 |
2.6.3 不同过渡电阻的影响 |
2.6.4 不同故障距离的影响 |
2.6.5 不同噪声的影响 |
2.6.6 方法对比分析 |
2.7 本章小结 |
3 基于六次谐波的MMC-HVDC输电线路后备保护方法 |
3.1 故障频域特性分析 |
3.1.1 故障电流频段分布特征 |
3.1.2 六次谐波分量分析 |
3.2 区内外故障六次谐波差异分析 |
3.2.1 理论分析 |
3.2.2 仿真分析 |
3.3 保护方法 |
3.3.1 启动元件 |
3.3.2 双极故障判据 |
3.3.3 区内、区外故障判据 |
3.3.4 保护方法流程 |
3.4 线路长度对保护方法的影响 |
3.4.1 理论分析 |
3.4.2 仿真验证 |
3.4.3 保护适用场景 |
3.5 保护算法性能分析 |
3.5.1 过渡电阻对保护的影响 |
3.5.2 噪声干扰对保护的影响 |
3.5.3 单极接地故障 |
3.5.4 交流侧故障 |
3.5.5 方法对比分析 |
3.6 本章小结 |
4 FBMMC直流故障处理策略与能量守恒测距方法 |
4.1 FBMMC拓扑及控制策略 |
4.1.1 FBMMC拓扑及工作原理 |
4.1.2 FBMMC调制方式及控制策略 |
4.1.3 FBMMC运行特性 |
4.2 FBMMC直流故障机理及故障清除策略 |
4.2.1 FBMMC直流故障机理 |
4.2.2 FBMMC故障清除控制策略 |
4.3 瞬时性故障处理策略仿真验证 |
4.4 基于能量守恒原理的永久性故障测距方法 |
4.4.1 测距方法原理分析 |
4.4.2 测距方法实现 |
4.5 测距算法性能分析 |
4.5.1 采样频率对测距方法的影响 |
4.5.2 与R-L等效模型对比 |
4.5.3 考虑噪声影响的分析 |
4.6 测距算法在电缆线路中的适用性分析 |
4.7 本章小结 |
5 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 后续工作展望 |
参考文献 |
作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
学位论文数据集 |
(2)地铁直流牵引供电系统模型及保护研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 论文研究目的及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 直流牵引供电系统建模研究现状 |
1.2.2 列车负荷模型研究现状 |
1.2.3 直流牵引保护现状 |
1.3 论文研究主要工作及结构安排 |
2 地铁牵引供电系统组成及原理 |
2.1 高压电源系统 |
2.2 中压环网供电系统 |
2.3 牵引供电系统 |
2.3.1 牵引变电所 |
2.3.2 牵引网 |
2.3.3 杂散电流产生原理 |
2.3.4 牵引变电所运行方式 |
2.4 牵引传动系统 |
2.5 本章小结 |
3 牵引供电系统及传动系统建模 |
3.1 主变电站建模 |
3.2 牵引变电所建模 |
3.2.1 十二脉波整流机组建模 |
3.2.2 二十四脉波整流机组建模 |
3.3 地铁直流母线建模 |
3.4 牵引网建模 |
3.4.1 接触网建模 |
3.4.2 钢轨-排流网-大地回流建模 |
3.5 牵引供电系统建模 |
3.6 传动系统建模 |
3.6.1 地铁交流列车电力传动系统 |
3.6.2 矢量控制建模 |
3.6.3 牵引供电系统带列车负载仿真 |
3.7 本章小结 |
4 牵引供电系统短路故障仿真及保护研究 |
4.1 直流牵引供电系统短路故障类型 |
4.2 短路电流计算 |
4.3 故障距离对短路电流的影响 |
4.3.1 单边供电牵引网短路仿真 |
4.3.2 双边供电牵引网短路仿真 |
4.4 牵引系统保护 |
4.4.1 电流脱扣保护 |
4.4.2 电流定时限保护 |
4.4.3 热过负荷保护 |
4.4.4 双边联跳保护 |
4.4.5 线路测试 |
4.4.6 电流变化率保护 |
4.4.7 多列车启动电流保护设计 |
4.5 基于模糊控制的多列车起动电流保护设计 |
4.5.1 基于模糊推理的多列车起动电流保护算法 |
4.5.2 基于模糊推理的列车ROR保护算法仿真验证 |
4.6 故障案例分析 |
4.6.1 航天城车辆段直流馈线断路器214跳闸案例 |
4.6.2 航天城车辆段牵混所215馈线断路器跳闸案例 |
4.7 本章小结 |
5 总结与展望 |
5.1 总结 |
5.2 展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文及成果 |
致谢 |
(3)城市轨道交通牵引供变电系统事故应急及安全保障研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 本论文的主要研究工作及内容 |
1.4 技术路线 |
2 城市轨道交通牵引供变电系统 |
2.1 110k V主变电所系统 |
2.2 35k V牵引降压变电系统 |
2.3 直流1500V牵引供电系统 |
2.4 小结 |
3 牵引供变电系统安全风险分析 |
3.1 分析方法选择 |
3.2 基于FMEA的牵引供变电系统安全风险分析 |
3.2.1 110k V主变电所的FMEA分析 |
3.2.2 35k V牵引降压系统的FMEA分析 |
3.2.3 直流1500V牵引供电系统的FMEA分析 |
3.3 基于FTA的牵引供变电系统安全风险分析 |
3.3.1 110k V主变电所的FTA分析 |
3.3.2 35k V牵引降压变电所的FTA分析 |
3.3.3 直流1500V牵引供电系统的FTA分析 |
3.4 小结 |
4 城市轨道交通牵引供变电系统事故应急处置研究 |
4.1 牵引供变电系统事故应急抢修的原则 |
4.2 牵引变电所事故应急抢修组织流程 |
4.2.1 牵引变电所事故故障分类 |
4.2.2 Ⅰ类事故故障抢修组织流程 |
4.2.3 Ⅱ、Ⅲ类事故故障抢修组织流程 |
4.2.4 抢修处理流程及要求 |
4.3 牵引变电所事故应急处置措施 |
4.3.1 110k V GIS断路器跳闸故障抢修措施 |
4.3.2 110k V主变压器故障抢修措施 |
4.3.3 35k V GIS开关柜发生保护跳闸故障抢修措施 |
4.3.4 整流变压器、动力变压器故障抢修措施 |
4.3.5 整流器故障抢修措施 |
4.3.6 电力电缆故障抢修措施 |
4.3.7 直流1500V馈线开关柜故障跳闸抢修措施 |
4.3.8 直流框架电流保护动作抢修措施 |
4.3.9 直流框架电压保护动作抢修措施 |
4.3.10 变电所用交、直流电源系统故障抢修措施 |
4.4 .小结 |
5 城市轨道交通牵引供变电系统安全保障研究 |
5.1 牵引变电所可视化运行管理 |
5.2 牵引变电系统设备检修精益化管理 |
5.3 牵引供变电系统事故应急优化 |
5.4 小结 |
6 结论 |
6.1 结论 |
6.2 不足及展望 |
参考文献 |
作者简历及攻读学位期间取得的科研成果 |
学位论文数据集 |
(4)混合式牵引供电系统保护方案设计(论文提纲范文)
致谢 |
中文摘要 |
ABSTRACT |
1 引言 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 城轨牵引供电系统概述 |
1.2.1 传统牵引供电系统 |
1.2.2 混合式牵引供电系统 |
1.3 国内外城轨继电保护发展现状 |
1.4 论文主要工作 |
2 混合式牵引供电系统短路特性研究 |
2.1 传统整流机组短路特性分析 |
2.1.1 交流侧短路特性 |
2.1.2 直流侧短路特性 |
2.1.3 建模及仿真 |
2.2 能馈装置短路特性分析 |
2.2.1 交流侧短路特性 |
2.2.2 直流侧短路特性 |
2.2.3 建模及仿真 |
2.3 混合供电系统短路特性分析 |
2.3.1 混合系统建模及故障仿真 |
2.3.2 混合系统保护新要求 |
2.4 本章小结 |
3 能馈装置的直流侧故障限流方法 |
3.1 交流侧并联DTS限流方法 |
3.1.1 DTS限流原理 |
3.1.2 限流效果分析 |
3.2 直流侧串联电阻的限流方法 |
3.2.1 电阻限流电路及其原理 |
3.2.2 限流效果分析 |
3.3 直流侧串联电感的限流方法 |
3.3.1 电感限流电路及其原理 |
3.3.2 限流电路选型原则 |
3.3.3 限流效果分析 |
3.4 限流方案对系统影响 |
3.5 本章小结 |
4 混合式牵引供电系统保护方案 |
4.1 能馈装置自身保护逻辑及方法 |
4.1.1 自身保护机制 |
4.1.2 保护动作逻辑 |
4.2 各开关柜保护逻辑和方法 |
4.2.1 交流进线柜 |
4.2.2 能馈低压柜 |
4.2.3 直流进线柜 |
4.2.4 直流馈线柜 |
4.3 保护方案参数设计及其仿真验证 |
4.3.1 保护方案参数设计 |
4.3.2 建模及仿真 |
4.4 本章小结 |
5 总结与展望 |
5.1 全文总结 |
5.2 未来展望 |
参考文献 |
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
学位论文数据集 |
(5)一种模块级联混合式高压直流断路器拓扑结构研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 绪论 |
1.1 课题研究背景与意义 |
1.2 国内外直流断路器发展现状 |
1.2.1 直流断路器开断技术要求 |
1.2.2 直流断路器的分类及其优缺点 |
1.2.3 混合式直流断路器发展中所存在的问题 |
1.3 论文的主要研究内容和结构安排 |
2 限流式模块化混合直流断路器 |
2.1 断路器设计方案的提出及拓扑结构 |
2.1.1 设计方案的提出 |
2.1.2 断路器的拓扑结构 |
2.2 断路器工作过程分析 |
2.2.1 断路器分闸过程 |
2.2.2 断路器的重合闸过程 |
2.3 直流断路器改进的关键技术 |
2.3.1 固态开关IGBT模块串联均压分析 |
2.3.2 限流部分的参数设计 |
2.3.3 几种断路器性能比较 |
3 混合式直流断路器的控制保护策略 |
3.1 直流电网的故障检测及断路器控制策略 |
3.1.1 直流电网的故障快速检测方法 |
3.1.2 几种断路器控制策略的对比分析 |
3.1.3 改进的预转移控制策略 |
3.2 换流站故障分析及其与断路器的协调控制 |
3.2.1 直流电网换流站的故障分析 |
3.2.2 直流断路器与换流器之间的协调控制 |
4 直流断路器仿真与分析 |
4.1 直流断路器的开断过程仿真分析 |
4.1.1 直流断路器仿真参数设计 |
4.1.2 直流断路器仿真结果与分析 |
4.1.3 直流断路器性能仿真对比分析 |
4.2 直流断路器与换流器协调控制仿真分析 |
5 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
附录 |
致谢 |
(6)多端柔性直流电网故障限流与直流线路保护研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 故障限流的研究现状 |
1.2.2 柔直线路保护的研究现状 |
1.3 本文主要工作 |
第2章 基于晶闸管和换相电容的电阻型故障限流方法 |
2.1 前言 |
2.2 故障限流器拓扑及其工作原理 |
2.2.1 故障限流器拓扑 |
2.2.2 故障暂态过程中MMC的等效 |
2.2.3 限流电路投入过程分析 |
2.2.4 限流器的启动判据 |
2.3 限流器参数选择 |
2.3.1 U_c和C的取值选择 |
2.3.2 R_1的取值选择 |
2.3.3 各支路晶闸管承受的电压和电流分析 |
2.4 仿真验证 |
2.4.1 仿真模型 |
2.4.2 限流器动作过程仿真 |
2.4.3 限流器的故障限流效果仿真 |
2.5 限流方法的对比与经济性分析 |
2.5.1 限流方法的对比分析 |
2.5.2 所提限流方法的经济性评估 |
2.6 本章小结 |
第3章 基于暂态电压首波时间的直流线路单端量保护方法 |
3.1 前言 |
3.2 故障暂态电压分析 |
3.2.1 张北工程简介 |
3.2.2 故障暂态等值电路 |
3.2.3 区内故障时暂态电压分析 |
3.2.4 正向区外故障时暂态电压分析 |
3.2.5 反向区外故障时暂态电压分析 |
3.2.6 双极短路故障分析 |
3.3 保护方案 |
3.3.1 启动判据 |
3.3.2 区内外故障识别判据 |
3.3.3 故障极选择 |
3.3.4 整体保护方案 |
3.4 仿真验证 |
3.4.1 仿真模型 |
3.4.2 典型单极接地故障仿真 |
3.4.3 典型双极短路故障仿真 |
3.4.4 各种故障情形仿真 |
3.4.5 抗过渡电阻能力仿真 |
3.4.6 限流电感取值的影响仿真 |
3.4.7 与基于电压变化率保护方法的对比仿真 |
3.5 本章小结 |
第4章 基于限流电感电压极性的直流线路纵联保护 |
4.1 前言 |
4.2 限流电感电压分析 |
4.2.1 研究对象 |
4.2.2 限流电感电压与模量电压 |
4.2.3 区内故障时线路两端限流电感电压的极性关系 |
4.2.4 区外故障时线路两端限流电感电压的极性关系 |
4.2.5 正负极电压耦合作用分析 |
4.3 保护方案 |
4.3.1 启动判据 |
4.3.2 区内外故障判别判据 |
4.3.3 门槛值整定方法 |
4.3.4 双端量保护流程图 |
4.4 仿真验证 |
4.4.1 仿真模型 |
4.4.2 区内故障仿真 |
4.4.3 区外故障仿真 |
4.4.4 抗过渡电阻能力仿真 |
4.4.5 输电线路长度的影响 |
4.4.6 系统结构对保护方法的影响 |
4.5 关键技术问题探讨 |
4.5.1 保护所用时间分析 |
4.5.2 采样时间窗选取方法 |
4.5.3 实际工程问题探讨 |
4.6 本章小结 |
第5章 柔直线路保护样机的研制与RTDS闭环测试 |
5.1 直流保护样机研制 |
5.1.1 直流保护样机硬件方案 |
5.1.2 直流保护样机软件方案 |
5.2 RTDS闭环测试系统搭建 |
5.3 闭环测试 |
5.3.1 单端量保护测试 |
5.3.2 双端量保护测试 |
5.4 本章小结 |
第6章 结论与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读博士学位期间科研成果 |
攻读博士学位期间参与的科研项目 |
学位论文评阅及答辩情况表 |
(7)电网对称短路故障期间双馈型风机序贯切换特性建模及故障电流分析研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
变量和符号索引 |
1 绪论 |
1.1 课题的研究背景 |
1.1.1 电力系统经典故障分析的简要回顾 |
1.1.2 能源结构转型推动风力发电成为电力系统的重要电源 |
1.1.3 双馈型风机成为风力发电的主要机型 |
1.1.4 含大规模风电电力系统的短路脱网事件与风机的故障穿越要求 |
1.2 课题研究的问题 |
1.2.1 风电电源赋予电力系统的暂态应力新问题 |
1.2.2 电力装备暂态特性与电力系统暂态行为的一般关系 |
1.2.3 课题的定位与研究内容 |
1.3 课题研究面临的主要挑战 |
1.3.1 双馈型风机交流励磁的复杂性 |
1.3.2 双馈型风机故障穿越控制保护策略的复杂性 |
1.3.3 含双馈型风机电力系统暂态分析的主要挑战 |
1.4 课题的研究现状与必要性 |
1.4.1 应用于电网短路分析的双馈型风机建模研究现状 |
1.4.2 电网短路故障期间双馈型风机暂态行为的研究现状 |
1.4.3 课题研究的必要性 |
1.5 本文的研究思路及章节安排 |
1.5.1 本文的研究思路 |
1.5.2 本文各章节的内容与联系 |
2 双馈型风机控制保护的基本结构 |
2.1 引言 |
2.2 双馈型风机的物理拓扑与多尺度储能元件 |
2.3 双馈型风机的常规多尺度控制策略 |
2.3.1 转子转速控制 |
2.3.2 直流电压控制 |
2.3.3 交流电流控制 |
2.3.4 锁相控制 |
2.4 电网短路故障后双馈型风机多尺度应力的形成机制 |
2.5 双馈型风机故障穿越的附加控制保护策略 |
2.5.1 瞬时控制时间尺度内的故障穿越控制保护策略 |
2.5.2 交流电流控制时间尺度内的故障穿越控制策略 |
2.5.3 直流电压控制时间尺度内的故障穿越控制保护策略 |
2.5.4 转子转速控制时间尺度内的故障穿越控制保护策略 |
2.6 不同故障程度及时段内多种故障穿越控制保护策略的序贯配合 |
2.7 本章小结 |
3 故障穿越期间双馈型风机暂态特性的建模 |
3.1 引言 |
3.2 电网短路故障期间双馈型风机暂态特性建模的一般假设 |
3.3 双馈异步电机的动态数学模型 |
3.4 不同故障穿越控制保护策略下双馈型风机的数学关系 |
3.4.1 瞬时控制时间尺度内双馈型风机的数学关系式 |
3.4.2 交流电流控制时间尺度内双馈型风机的数学关系式 |
3.4.3 直流电压控制时间尺度内双馈型风机的数学关系式 |
3.5 故障穿越期间双馈型风机的原始数学关系及其复杂特征 |
3.5.1 故障穿越期间双馈型风机原始数学关系的状态空间描述 |
3.5.2 序贯分段特征 |
3.5.3 非线性特征 |
3.5.4 高阶耦合特征 |
3.6 基于双馈型风机内电势矢量的暂态特性建模 |
3.6.1 暂态特性建模的目的与内容 |
3.6.2 双馈型风机的内电势矢量 |
3.6.3 瞬时控制时间尺度内双馈型风机的暂态分析模型 |
3.6.4 交流电流控制时间尺度内双馈型风机的暂态分析模型 |
3.6.5 直流电压控制时间尺度内双馈型风机的暂态分析模型 |
3.6.6 电网短路故障期间双馈型风机的暂态分析模型 |
3.7 双馈型风机暂态分析模型的验证 |
3.8 本章小结 |
4 电网短路期间双馈型风机与同步发电机暂态特性行为的区别 |
4.1 引言 |
4.2 同步发电机经典暂态分析模型的回顾 |
4.3 双馈型风机与同步发电机暂态特性的核心区别 |
4.3.1 暂态过程过渡方式的区别 |
4.3.2 驱动内电势矢量幅值频率动态的开环关系区别 |
4.4 简单系统中双馈型风机与同步发电机暂态行为的核心区别 |
4.4.1 系统描述 |
4.4.2 双馈型风机与同步发电机内电势矢量的对比分析 |
4.5 双馈型风机内电势矢量暂态行为的规律简析 |
4.5.1 双馈型风机内电势矢量解构的基本思路 |
4.5.2 双馈型风机内电势的子矢量及其规律特征 |
4.6 本章小结 |
5 双馈型风机近端三相短路故障电流的规律分析 |
5.1 引言 |
5.2 近端三相短路故障期间双馈型风机数学模型的近似简化 |
5.2.1 近端三相短路故障的基本特征 |
5.2.2 锁相环等非线性环节的动态及近似简化 |
5.2.3 转子电流控制的性能及近似简化 |
5.2.4 近端三相短路期间故障电流分析的数学模型 |
5.3 基于双馈型风机运算电感的分析方法 |
5.3.1 双馈型风机的运算电感 |
5.3.2 故障电流组成分量的频率与幅值 |
5.3.3 故障电流的稳态与暂态成分 |
5.3.4 故障电流组成分量的衰减时间常数与频率偏移量 |
5.4 近端三相短路期间双馈型风机故障电流的数学表达式 |
5.5 双馈型风机故障电流分析结果的电磁暂态数值仿真验证 |
5.5.1 系统与故障场景描述 |
5.5.2 单双馈型风机故障电流的仿真对比验证 |
5.5.3 多双馈型风机故障电流的仿真对比验证 |
5.6 双馈型风机故障电流分析结果的动模实验平台验证 |
5.6.1 双馈型风机动模实验平台概述 |
5.6.2 动模实验场景描述 |
5.6.3 故障电流的实验波形对比验证 |
5.7 本章小结 |
6 双馈型风机近端三相短路故障电流的磁路机制分析 |
6.1 引言 |
6.2 双馈型风机的磁路分析与挤出现象 |
6.2.1 双馈异步电机的基本磁路与电感 |
6.2.2 转子电流对双馈异步电机主磁通的挤出现象 |
6.3 双馈型风机的等效电感 |
6.3.1 从定子端口侧看入的等效电感 |
6.3.2 从转子端口侧看入的等效电感 |
6.4 双馈型风机的分析子系统及磁链组成分量 |
6.4.1 双馈型风机的分析子系统 |
6.4.2 子系统S1 的定转子磁链分量 |
6.4.3 子系统S2 的定转子磁链分量 |
6.5 基于定转子侧等效电感描述的磁链-电流代数关系 |
6.5.1 故障电流分量幅值分配的物理机制 |
6.5.2 故障电流分量衰减及频率偏移的物理机制 |
6.6 本章小结 |
7 双馈型风机近端三相短路故障电流规律的简单应用 |
7.1 引言 |
7.2 双馈型风机与同步发电机故障电流的对比认识 |
7.2.1 近端三相短路期间故障电流解析表达式的对比分析 |
7.2.2 近端三相短路期间内部磁路关系的对比分析 |
7.3 基于双馈型风机故障电流特征的断路器选型计算 |
7.3.1 计算双馈型风机交流故障电流分量的等效电路 |
7.3.2 基于双馈型风机故障电流表达式的断路器选型计算方法 |
7.4 基于双馈型风机故障电流特征的送出线距离保护适应性分析 |
7.4.1 风电场送出线系统与常规距离保护配置 |
7.4.2 三相短路故障期间距离元件的性能评估 |
7.4.3 送出线距离一段保护误动作的原因分析 |
7.5 本章小结 |
8 总结与展望 |
8.1 全文总结 |
8.2 主要创新点 |
8.3 工作展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 A 本文采用的标幺制计算 |
附录 B 三相电气量的复矢量表示及其坐标变换 |
附录 C 攻读博士学位期间所取得的学术成果 |
附录 D 攻读博士学位期间参与项目 |
(8)高压直流输电系统换流器后备保护优化与故障定位方案(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题的提出 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 HVDC系统换流器保护适应性分析及优化研究现状 |
1.2.2 HVDC系统换流器故障定位研究现状 |
1.3 本文的主要工作 |
1.3.1 研究对象与研究思路 |
1.3.2 主要研究内容 |
第2章 HVDC系统换流器保护适应性分析 |
2.1 换流器直流差动保护适应性分析 |
2.1.1 换流器直流差动保护配置方案 |
2.1.2 换流器直流差动保护在区外故障下的适应性分析 |
2.2 换流器后备保护适应性分析 |
2.2.1 换流器后备保护误动作原因分析 |
2.2.2 现有的换流器后备保护优化方案分析 |
2.3 本章小结 |
第3章 基于故障区域识别的HVDC系统整流器后备保护优化方案 |
3.1 整流站区内外故障电压与电流故障分量极性特征分析 |
3.1.1 整流站区内故障电压与电流故障分量极性特征分析 |
3.1.2 整流站区外故障电压与电流故障分量极性特征分析 |
3.2 整流器后备保护优化方案 |
3.2.1 基于电压与电流故障分量余弦值的整流站区内外故障判据 |
3.2.2 整流器后备保护与交流线路后备保护的协调配合策略 |
3.2.3 整流器后备保护优化方案的优势 |
3.3 仿真验证 |
3.3.1 仿真模型参数 |
3.3.2 典型故障仿真 |
3.3.3 整流器后备保护优化方案的适应性分析 |
3.4 本章小结 |
第4章 基于故障区域识别的HVDC系统逆变器后备保护优化方案 |
4.1 逆变站区内外故障特征分析 |
4.1.1 故障行波的基本理论 |
4.1.2 逆变站区内故障行波特征分析 |
4.1.3 逆变站区外故障行波特征分析 |
4.2 逆变器后备保护优化方案 |
4.2.1 基于前行波与反行波幅值积分比值的逆变站区内外故障判据 |
4.2.2 逆变器后备保护与交流线路后备保护的协调配合策略 |
4.2.3 逆变器后备保护优化方案的可行性 |
4.3 仿真验证 |
4.3.1 仿真模型参数 |
4.3.2 典型故障仿真 |
4.3.3 逆变器后备保护优化方案的适应性分析 |
4.4 本章小结 |
第5章 基于直流差动保护动作的HVDC换流器接地故障定位方案 |
5.1 故障特征分析 |
5.1.1 换流器区外故障特征分析 |
5.1.2 换流器区内故障特征分析 |
5.2 故障定位方案 |
5.3 方案的可行性分析与验证 |
5.3.1 可行性分析 |
5.3.2 仿真验证 |
5.4 本章小结 |
结论 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间的科研成果 |
(9)应对保护用外部设备极端异常工况的电网应急保护判据及方案研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 应对保护用外设异常工况的电网保护技术研究现状 |
1.2.1 对时设备异常应对策略研究现状 |
1.2.2 CT异常工况应对策略研究现状 |
1.2.3 电气量传输通道/网络异常应对策略研究现状 |
1.2.4 二次直流电源丢失应对策略研究现状 |
1.3 电网保护在提升对外设工况异常适应性方面面临的技术挑战 |
1.4 本文的研究路线 |
1.5 本文的主要工作及章节安排 |
2 应对对时设备异常的补充式线路纵联保护新判据 |
2.1 引言 |
2.2 相空间基本原理及参数确定 |
2.2.1 相空间基本原理 |
2.2.2 相空间参数选取方案 |
2.3 故障分量瞬时功率的相空间轨迹分布特征 |
2.3.1 外部故障时相空间轨迹分布特征 |
2.3.2 内部故障时相空间轨迹分布特征 |
2.4 基于相空间轨迹识别的线路纵联保护新判据 |
2.4.1 保护判据的设计 |
2.4.2 线路电容电流及补偿装置对新判据影响 |
2.4.3 同步对时误差对所提判据的影响 |
2.5 仿真验证 |
2.5.1 正常运行及区外故障时新判据动作安全性验证 |
2.5.2 区内故障时保护新判据性能验证 |
2.5.3 新判据抗同步对时误差能力验证 |
2.5.4 新判据适应无功补偿装置能力验证 |
2.5.5 新判据适应其他系统结构的能力验证 |
2.6 本章小结 |
3 应对CT断线工况的输电线路高可靠性应急保护方案研究 |
3.1 引言 |
3.2 基于多判据冗余的输电线路高可靠性应急保护方案 |
3.2.1 高可靠性应急保护方案的基本理念 |
3.2.2 高可靠性应急保护方案的设计 |
3.3 高可靠性应急保护方案的性能分析 |
3.3.1 高可靠性应急保护方案的误动概率分析 |
3.3.2 高可靠性应急保护方案的拒动概率分析 |
3.3.3 高可靠性应急保护方案门槛值的整定 |
3.3.4 高可靠性应急保护方案的可行性分析 |
3.4 仿真验证 |
3.4.1 应急工况二的情形下区外故障 |
3.4.2 应急工况二的情形下区内故障 |
3.4.3 应急工况下再次发生CT断线及区内故障 |
3.4.4 应急工况二的情形下互感器受扰 |
3.4.5 应急工况二的情形下发生区内故障伴随CT饱和 |
3.4.6 应急工况二的情形下发生区外故障伴随CT饱和 |
3.5 本章小结 |
4 应对纵联通道异常的配电线路就地—远方双重化应急保护方案研究 |
4.1 引言 |
4.2 基于多判据冗余的配电线路高可靠保护方案 |
4.2.1 高可靠远方保护基本原理 |
4.2.2 远方保护的误动/拒动概率分析 |
4.2.3 远方保护的门槛值整定 |
4.2.4 就地-远方保护综合配合方案误动/拒动概率分析 |
4.3 基于多判据冗余的配电线路就地-远方双重化应急保护实现方案 |
4.3.1 基于智能断路器的保护跳闸逻辑 |
4.3.2 就地-远方保护最优跳闸配合方案 |
4.4 仿真验证 |
4.4.1 区内故障 |
4.4.2 区外故障 |
4.4.3 互感器受扰 |
4.4.4 区内故障伴随CT饱和 |
4.4.5 CT断线 |
4.5 本章小结 |
5 应对全站采样信息缺失的智能变电站应急保护判据及方案研究 |
5.1 引言 |
5.2 全站信息缺失场景的应急保护解决思路 |
5.3 应对全站采样信息缺失的应急保护策略 |
5.3.1 故障区域的大致界定 |
5.3.2 故障区域最小化隔离 |
5.4 特殊运行工况下的应急保护判据 |
5.5 仿真验证 |
5.5.1 应急保护系统启动判据的仿真验证 |
5.5.2 应急保护测量判据的仿真验证 |
5.5.3 应急保护系统实施方案 |
5.6 本章小结 |
6 应对直流电源丢失的变电站二次系统性能提升方案及应急保护新判据研究 |
6.1 引言 |
6.2 有效解决直流电源丢失问题的二次系统性能提升方案 |
6.2.1 应急工况五的典型场景及解决思路 |
6.2.2 基于集中测控装置的二次系统性能提升方案 |
6.2.3 基于远跳装置的二次系统性能提升方案 |
6.3 应对应急工况五的应急保护系统 |
6.4 不依赖数据同步及数据完整性的补偿电压模量比较新判据 |
6.4.1 区内外故障时补偿电压模量的不同分布规律 |
6.4.2 补偿电压模量比较判据 |
6.5 仿真验证 |
6.6 本章小结 |
7 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录A 攻读博士学位期间发表学术论文及专利目录 |
附录B 攻读博士学位期间参与的课题研究情况 |
(10)直流配电网故障特性分析与碳化硅固态断路器研制(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 直流配电网故障特性研究现状 |
1.3 直流固态断路器研究现状 |
1.4 本文技术路线及研究内容 |
第2章 不考虑控制策略影响时含分布式微源的直流配电网故障特性研究 |
2.1 直流配电网的故障类型 |
2.2 储能系统接入时直流配电网短路故障特性研究 |
2.2.1 含储能系统的直流系统极间短路故障分析 |
2.2.2 仿真结果 |
2.3 光伏发电系统接入时直流配电网短路故障特性研究 |
2.3.1 含光伏发电系统的直流系统极间短路故障分析 |
2.3.2 仿真结果 |
2.4 风力发电系统接入时直流配电网短路故障特性研究 |
2.4.1 含风力发电系统的直流系统极间短路故障分析 |
2.4.2 仿真结果 |
2.5 主要影响因素分析 |
2.5.1 分布式微源对故障电流峰值的影响 |
2.5.2 分布式微源直流母线电容电压对比分析 |
2.5.3 故障距离及变流器直流母线电容对故障电流峰值时间的影响 |
2.6 实验结果 |
2.7 本章小结 |
第3章 考虑控制策略影响时含分布式微源的直流配电网故障特性研究 |
3.1 含储能变流器的直流配电网短路故障特性研究 |
3.1.1 储能系统采用恒压控制策略时极间短路故障特性分析 |
3.1.2 储能系统采用下垂控制策略时极间短路故障特性分析 |
3.1.3 仿真结果 |
3.2 含光伏变流器的直流配电网短路故障特性研究 |
3.2.1 光伏系统采用恒压和MPPT控制策略时极间短路故障特性分析 |
3.2.2 仿真结果 |
3.3 含风力发电变流器的直流配电网短路故障特性研究 |
3.3.1 风力发电系统采用MPPT控制策略时极间短路故障特性分析 |
3.3.2 仿真结果 |
3.4 主要影响因素分析 |
3.4.1 变流器直流母线电容对母线电压和故障电流的影响 |
3.4.2 故障距离及故障电阻大小对故障电流的影响 |
3.5 实验结果 |
3.6 本章小结 |
第4章 基于常通型SiC JFET的智能固态断路器研究 |
4.1 基于常通型SiC JFET的智能SSCB结构与原理 |
4.1.1 SSCB的拓扑结构 |
4.1.2 SSCB的工作原理 |
4.1.3 SSCB的损耗分析 |
4.2 不同过流情况时SiC JFET器件极限运行时间分析 |
4.2.1 SiC JFET热网络模型 |
4.2.2 不同过流情况时SiC JFET结温计算及仿真结果 |
4.2.3 SiC JFET过流能力实验验证 |
4.3 实验结果 |
4.3.1 低压400V/38A智能SSCB样机研制 |
4.3.2 实验验证 |
4.4 本章小结 |
第5章 基于常通型SiC JFET的智能固态断路器串并联技术研究 |
5.1 常通型SiC JFET串联均压方法研究与设计 |
5.1.1 SiC JFET串联运行时电压均衡影响因素分析 |
5.1.2 SiC JFET串联均压栅极驱动电路设计 |
5.2 常通型SiC JFET并联均流方法研究与设计 |
5.2.1 SiC JFET并联运行时电流均衡影响因素分析 |
5.2.2 SiC JFET并联均流栅极驱动电路设计 |
5.3 实验结果 |
5.3.1 中压2kV/38A智能SSCB样机研制及实验验证 |
5.3.2 低压大电流400V/200A智能SSCB样机研制及实验验证 |
5.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
附录A 攻读学位期间的主要成果 |
四、防止直流快速断路器误动作的方法(论文参考文献)
- [1]模块化多电平柔性直流输电线路保护方法研究[D]. 黄威博. 北京交通大学, 2021(02)
- [2]地铁直流牵引供电系统模型及保护研究[D]. 李晴. 西安工业大学, 2021(02)
- [3]城市轨道交通牵引供变电系统事故应急及安全保障研究[D]. 刘建华. 中国铁道科学研究院, 2021(01)
- [4]混合式牵引供电系统保护方案设计[D]. 李含聪. 北京交通大学, 2020(03)
- [5]一种模块级联混合式高压直流断路器拓扑结构研究[D]. 白英英. 西安建筑科技大学, 2020(01)
- [6]多端柔性直流电网故障限流与直流线路保护研究[D]. 黄强. 山东大学, 2020(11)
- [7]电网对称短路故障期间双馈型风机序贯切换特性建模及故障电流分析研究[D]. 常远瞩. 华中科技大学, 2020(01)
- [8]高压直流输电系统换流器后备保护优化与故障定位方案[D]. 张海强. 西南交通大学, 2020(07)
- [9]应对保护用外部设备极端异常工况的电网应急保护判据及方案研究[D]. 金能. 华中科技大学, 2020
- [10]直流配电网故障特性分析与碳化硅固态断路器研制[D]. 何东. 湖南大学, 2019